Geologia Aplicada Trabajo Articulo 4

CURSO: GEOLOGIA APLICADA DOCENTE: ING. CARMEN ROMAN ALUMNOS:     

GUZMAN PERALTA, JORGE GARCIA COHAILA, BRIAN GONZALO GERONIMO CONDORI, RODRIGO WILLIAM HUISA CHURA, RUSVELL IZQUIERDO NAVARRO, JOSÉ MARÍA

GRUPO: A TACNA  –  PERU  PERU 2018

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GEOLOGIA APLICADA 2018 - I

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INFORME DE TRABAJO ANÁLISIS DE PRUEBAS DE SLUG EN POZOS CON REJILLA A TRAVÉS DEL NIVEL FREÁTICO: UNA EVALUACIÓN DE TERRENO “

”

TACNA- PERÚ

2018

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CONTENIDO INTRODUCCION ........................................................................................................................ 4 CONCEPTOS HIDROGEOLÓGICOS .................................................................................... 4 RESULTADOS DE LAS PRUEBAS SLUG EN EL ESTUDIO DE CAMPO  ...................... 5  ACUIFEROS CONFINADOS .................................................................................................... 5  ACUIFEROS NO CONFINADOS ............................................................................................. 6 Los resultados de la representación Slug-Test Investigación correctiva para pozos  ...... 8 Introducción ............................................................................................................................. 8

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INTRODUCCION 

La prueba Slug es una técnica de campo muy popular para la estimación in situ de conductividad hidráulica para estudios modelos de aguas subterráneas.



Hvorslev (1951) y Cooper, y Bredehoeft Papadopulos (1967) son considerados pioneros del slug test, que implica el análisis de nivel de agua con el tiempo de respuesta en un solo pozo resultantes del slug de ascenso o retroceso.



La prueba Slug se ha convertido en un método de campo de elección porque es relativamente barato y requiere menos tiempo que una prueba de bombeo.



La conductividad hidráulica es un parámetro importante en el control de la velocidad de las aguas subterráneas, que impulsa el transporte de advección de contaminantes.

CONCEPTOS HIDROGEOLÓGICOS 

 A CUÍFE R O: Es aquella formación geológica que es capaz de almacenar

y transmitir el agua subterránea a través de ella en cantidades significativas, de modo que pueda extraerse mediante obras de captación.



LA PRUEBA S LUG: Es la técnica la cual se usa para la estimación de la

conductividad hidráulica in situ en formaciones confinadas y no confinadas, para estudios de modelos de aguas subterráneas



LA C ONDUCTIVIDAD HIDRÁ ULICA (K): Es una propiedad del material

que conforma el acuífero, Es la medida de la facilidad con que un acuífero transmite agua y se define concretamente como el caudal por unidad de superficie de acuífero que transmite un acuífero sometido a un gradiente unidad de alturas piezométricas.



LA A DVECCIÓN: Es el proceso mediante el cual el agua subterránea al

moverse arrastra con ella las sustancias disueltas. Por lo tanto, si de los

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procesos hidrodinámicos y químicos, sólo se diera la advección, el agua y las sustancias disueltas en ella se moverían a la misma velocidad.



LA A LTUR A P IEZOMÉ TRICA (H): Es la energía total por unidad de peso

de una partícula de agua situada en un medio acuífero.



LA ZONA S ATUR ADA DE UN ACUÍFERO: Es aquella en que los poros

están completamente rellenos de agua. En esta zona, la presión del agua es superior a la de la atmósfera.

RESULTADOS DE LAS PRUEBAS SLUG EN EL ESTUDIO DE CAMPO Se realización unas pruebas para evaluar la función de la zona no saturada y la conveniencia de asumir la cabeza hidráulica fija en el límite superior, obteniendo los resultados: 1. la suficiencia de desarrollo debería basarse en repetir pruebas slug y no la claridad del agua bombeada 2. el radio efectivo de la rejilla para mejor modelo análisis debería estar basado en un

balance

de

masas

y

de

las

dimensiones de pantalla no nominales 3. el nivel freático puede representarse como una constante limitante y el flujo en la zona no saturada puede ser ignorado en la mayoría de situaciones

ACUIFEROS CONFINADOS 

CONCEPTO:

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Se encuentran rodeados en el subsuelo tanto por arriba como por abajo por materiales impermeables. El peso de los materiales superiores supone una carga o presión sobre el agua (tensión intersticial) y sobre el esqueleto físico del acuífero (tensión intergranular). Cuando se bombea, el agua que ceden estos acuíferos proviene tanto de la decompresión del terreno (α), como del propio agua (β)



 ME TODOS A S OC IA DOS A A CUIFE R OS CONFINA DOS o

Chirlin, 1990

o

Hyder y otros, 1994

ACUIFEROS NO CONFINADOS 

CONCEPTO

Es aquel en que el límite superior de la masa de agua forma una superficie real que está en contacto con el aire de la zona no saturada y, por lo tanto, a presión atmosférica

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 ME TODOS A S OC IA DOS A A CUIFE R OS NO C ONFIN A DOS

La técnica más ampliamente utilizada para el análisis de las pruebas de Slug en acuíferos no confinados: o

Metodo de Bouwer y Rice (Rice y Bouwer, 1976; 1989): Este método se basa en la aplicación de varios supuestos simplificadores con la descripción matemática de flujo a un pozo en un acuífero no confinada.

o

El modelo KGS (Kansas Geological Survey): El modelo KGS fue desarrollado principalmente para pozos con rejilla debajo del nivel freático y para cuentas de almacenamiento elástica, anisotropía, penetración parcial y efectos dérmicos. supone un nivel freático fijo y un flujo insignificante en la zona no saturada

o

El modelo KGS WatTab semianalítico: Se ha desarrollado específicamente para el aumento de la cabeza de la prueba slug (causados por el retiro) realizadas en pozos (parcial y total) a través del Nivel Freático. Toma en cuenta el cambio de espesor saturado cerca del pozo, que puede ser un importante control sobre respuestas del slug-inducido.

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LOS

RESULTADOS

DE

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LA

REPRESENTACIÓN

SLUG-TEST

INVESTIGACIÓN CORRECTIVA PARA POZOS 1. INTRODUCCIÓN Pacific Northwest National Laboratory realizó dos diferentes niveles de presión en las pruebas de puntuales de permeabilidad con El propósito de las pruebas de permeabilidad hidráulica era proporcionar la información de propiedades de los acuíferos no confinados ubicados en el pozo 699-52- 55A.

2. DESCRIPCIÓN DEL SISTEMA DE PRUEBA HIDROLÓGICA La prueba hidrológica fue implementada en rejilla final del pozo después que el pozo se ha completado. Dos diferentes, se realizaron extracciones del nivel de presión de slugtest dentro de la sección intervalo-prueba. La razón para usar enfoque de presión multidimensional fue determinar si las respuestas de Slug-test asociadas mostraron una variable o nivel de presión. Puede proporcionar información valiosa referente a la presencia de pozos de revestimiento dinámico o no lineal (es decir, turbulencia) que se producen dentro de la sección de prueba.

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Los Slug-test fueron iniciados mediante dos varillas de slugging, conociendo diferentes volúmenes de desplazamiento. Las varillas slugging se baja lentamente a la columna de líquido hasta que las bielas fueron completamente sumergidas. Las presiones de nivel de agua fueron permitidas para lograr la recuperación total antes de iniciar la retirada del slug-test. Debido a que el intervalo de profundidad de prueba estaba compuesto de baja permeabilidad Formación Ringold, sedimentos descansando sobre la Montaña de Elefante de basalto, se espera que los tiempos de recuperación de extracción de Slugtest sean varios minutos o más.

3. ANÁLISIS Y RESPUESTA SLUG-TEST:

Los niveles de agua dentro de un pozo de prueba pueden responder en una de tres maneras al instante de una presión aplicada en un Slug-test. Estos patrones modelo de respuesta son:

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1) Un exceso de respuesta amortiguada, donde los niveles de agua se recuperen en un patrón de recuperación exponencialmente decreciente, 2) Una respuesta de bajo-amortiguado, donde el Slug-test de respuesta oscila por encima y por debajo de la estática inicial, con amplitudes de pico decreciente con el tiempo, 3) Una respuesta críticamente amortiguada, donde el slug-test presenta características de comportamiento que son de transición a las respuestas modelo de humedad-debajo de la tierra. Los factores que controlan el tipo de respuesta modelo de Slug-test que se exhibe en un acuífero incluyen un número de propiedades (conductividad hidráulica) y características (longitud rejilla de pozo, radios cubierta del pozo, radio del pozo, espesor de acuífero(b), longitud columna de flujo) y puede ser expresada por la respuesta de parámetro de amortiguación, Cd, reportó de pruebas de acuíferos no confinados como: Fórmula

Donde 

 = Aceleración

debida a la gravedad, m/s2



 = longitud



 = radio de la cubierta del pozo, m; es decir, el radio de la columna de agua

efectiva de columna de agua del pozo, m

y que está activo durante la prueba 

 =  radio

del parámetro efectivo de la prueba, m; tal como se define en

Bouwer y Rice (1976) 

 = longitud

radio de la rejilla de pozo, m



 = conductividad



 = longitud de la rejilla de pozo, m.

hidráulica de la longitud del intervalo de prueba, m/s

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CONCLUSIONES los resultados de la prueba de análisis de presión baja, un valor de conductividad hidráulica de 0,23 m/d (0,75 ft/d) para la formación de acuíferos fue estimada por el método de coincidencia de tipo curva de análisis, y un valor de 0,20 m/d (0,66 ft/d) se calculó por el método de análisis de Bouwer y Rice. Conductividad hidráulica estimaciones obtenidas con el método analítico de Bouwer y Rice corresponden dentro del 10% de las estimaciones obtenidas con el método de la curva de tipo debido a la relativamente delgada, inelástica del intervalo de prueba. Las estimaciones de moderadamente baja conductividad hidráulica y un intervalo de prueba relativamente delgada del pozo 699-52-55A indica que los acuíferos no confinados no es muy transmisivo en la ubicación del pozo comparado con la mayoría de otros lugares en la zona general este Una estimación de baja presión, slug-test de conductividad hidráulica para la zona interior, atribuido a una mayor permeabilidad del paquete de filtro de arena, fue de 1.7 m/d (5.6 ft/d) utilizando el método de análisis de Bouwer y Rice.

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4.0 Resultados Slug-Test

La siguiente la discusión presenta información pertinente describir actividades slug-test y los resultados de los análisis para el final, completó Investigación correctivas BP-5 pozo 69952-55A.

El

cuadro

4.1

presenta

información

slugtest

para

el

intervalo

de

prueba/profundidad, mientras que en el cuadro 4.2 resume resultados del análisis slug-test. Un resumen de registro de pozo geológico se proporciona en el Apéndice B, que puede ser contemplado para una descripción geológica de la respectiva de intervalo prueba/ profundidad. Las notas de campo slug-test para este pozo figuran en el Apéndice C. Gráficos de la Slug-test se muestran en el Apéndice D. Datos de Slug-test no están incluidos en este informe debido al gran volumen de datos del archivo de hoja de cálculo, pero puede encontrarse en los archivos del proyecto. Tabla 4.1  Caracteristicas Prueba Slug para el intervalo Prueba / Profundidad en BP-5

Pozo de Investigación Correctiva 699-52-55A Parámetros de Prueba Numero de

Fecha

Número

Profundidad

Profundidad/

Prueba

Unidad

Prueba

Prueba

de

hasta Agua

Prueba

diagnostico Slug

Hidrogeologica

Pruebas

(m bgs)

Intervalo

Modelo de

Probado(a)

(m bgs)

Respuesta

52.97  – 54.80

Heterogéneo Formación / Decrecimiento Exponencial (sobre amortiguado)

Slug 699-52-55A

4/22/08

2

52.97

(1.83)

Lower Ringold Formation/Elephant Mountain Flow Top

Tabla 4.1 Resultados del análisis Prueba Slug en BP-5

Pozo de Investigación Correctiva 699-52-55A

4.1 Pozo 699-52-55A

El registro de geología del pozo (Apéndice B) indica que la sección Intervalo de prueba se encuentra dentro de los sedimentos de la parte inferior de Formación Ringold y subyacente al flujo superior Montaña Elefante de basalto. La formación Ringold inferior consta de grava, arena (80% y 20% de arena gruesa) dentro de la parte superior de 0,37 m (1,2 pies) del intervalo test-profundidad y arena de grava limosa (80%, 15% de arena gruesa, y el 5% de limo) dentro de la subyacente 0,67 m (2,2 pies) del intervalo test-profundidad. El flujo superior Montaña Elefante de basalto consta de basalto que contenga de 20 a 25% de arena

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en la parte inferior de 0,79 m (2,6 pies) del intervalo test-profundidad. La unidad de flujo superior de basalto fue incluida como parte de la longitud del intervalo de prueba eficaz para el análisis, porque la unidad de flujo superior es hidráulicamente comunicativa (es decir, respuestas de acto de presión dinámicamente a fluctuaciones de la presión barométrica y las tendencias de respuesta de nivel de agua) c on los acuíferos no confinados (Spane y Newcomer 2004). Esto es coherente con el enfoque de pruebas para la caracterización de formación Hanford los sedimentos subyacentes al flujo superior de basalto en el cercano centro de retención de efluentes líquidos en la zona este 200 (Spane y Newcomer 2004). Dos slug-test de abstinencia (una prueba de baja presión y un alto nivel de presión) se realizaron entre las 10.36 horas y las 14.00 horas (hora de verano del Pacífico [PDT]), 22 de abril de 2008, después de que el pozo fue construido y desarrollado en enero de 2008. Se realizaron Slug-test con dos varillas de slugging de diferentes tamaños que estaban totalmente sumergido en la columna de agua; uno con un volumen completamente sumergida de 0,0035 m3 (0.125 pies3) y una más grande con un volumen completamente sumergida de 0,0092 m3 (0.326 pies3) (vea el Apéndice C para dimensiones de varilla Slugging) Estos volúmenes slug-varilla completamente sumergido ofrecía un nivel de presión aplicado teórica de 0,44 m (1,4 pies) para la prueba de baja presión y 1,14 m (3,7 pies) prueba de alta presión dentro del 0.1016-m (4in.) del diámetro interior de rejilla de pozo. Fondo del pozo las presiones de respuesta test-intervalo durante la prueba fueron monitoreados con un 0- a 34,5-pa (0 a 5 psig) Conjunto de transductor de presión a una profundidad de ~56 m (~184-ft) bgs. La profundidad estática del agua para la prueba intervalo medido antes de la prueba fue de 52.97 m (173.79 ft) bgs. Un análisis y diagnóstico de slug-tests realizadas para este intervalo prueba/ profundidad indica una condición de respuesta de formación heterogéneos (es decir, la variación radial de propiedades hidráulicas con la distancia desde el pozo), como se muestra por una gráfica de derivados seleccionada en la Figura 4 .1. Este patrón de prueba presenta un interior, zona radial de respuesta durante la primera parte de recuperación rápida de la prueba (es decir, mayor permeabilidad) que las transiciones a una prueba de respuesta más lenta (es decir, menor permeabilidad) para el entorno exterior de la zona radial de formación (Bouwer, 1989). La presencia de una alta permeabilidad de la zona interior refleja una condición inducida artificialmente que pueda atribuirse a un filtro de arena con mayor permeabilidad. El espesor del paquete de filtro que rodea el f iltro de pozo es de 0,051 m (2). Debido a esta condición inducida artificialmente, solo los resultados del análisis de la zona exterior deben utilizarse para la caracterización de la formación de los acuíferos en esta ubicación. Sulg-tests muestran características de respuesta lineal para entornos de pruebas de la formación puede ser analizado mediante el análisis formación homogénea los enfoques descritos en la sección 3.0 (Spane y Newcomer 2008). Una comparación de la normalizada, de baja y de alta presión, slug-test respuestas indicaron la presión dependencia, con la prueba de mayor presión exhibiendo una demorada recuperación ( Figura 4.2). Este retraso de recuperación de respuesta de prueba se atribuye a un cambio de la longitud efectiva de la rejilla a través de la cual fluye el agua en el pozo durante la prueba. El valor observado Ho para prueba alta presión fue el ~60% de la longitud efectiva de la rejilla, que es demasiado grande para analizar slug-test realizadas en pozos proyectada a través del nivel freático,

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especialmente en los acuíferos delgados como el caso pozo 699-52-55A, utilizando métodos de análisis formación homogénea (Butler, 1998). En alto nivel de presión, los resultados de la prueba indican una respuesta no lineal acercándose a una condición de prueba, tal como se muestra en la gráfica ligeramente cóncavo hacia abajo como se muestra en la figura D.3. Por esta razón, los resultados de slug-test baja presión (se observa Ho valor ~25% de la longitud efectiva de la rejilla), se analizaron cuantitativamente utilizando el enfoque de formación homogénea análisis descrito en Butler ( 1998), proporcionan una estimación más fiable de K que el K de estimación de los resultados del análisis de prueba proporcionada por el alto nivel de presión. Para el análisis de la formación homogénea, el método de la curva estándar de tipo proporcionado por formación acuífero K estimaciones que oscilan entre 0,15 m/d (0,49 ft/d) Para la prueba de alta presión a 0,23 m/d (0 ,75 ft/d) para la prueba de baja presión. Un ejemplo de gráfica de la prueba de análisis de este pozo se muestra en la Figura 4.3. Para el método de Bouwer y Rice, estimaciones de K para la zona exterior fluctuaron entre 0.13 m/d (0,43 ft/d) Para la prueba de presión alta y 0,20 m/d (0,66 ft/d) Para la prueba de baja presión, ~10% inferior a las estimaciones obtenidas por el método de la curva de tipo. Un ejemplo del análisis de la gráfica de Bouwer y Rice para este pozo es mostrado en la Figura 4.4. La razón de la estrecha correspondencia entre las estimaciones es que el intervalo de prueba es relativamente delgado y, por lo tanto, el acuífero se comporta como una rigidez de la formación. Esto es coherente con las comparaciones anteriores entre las estimaciones utilizando estos métodos de análisis de Slug-test, como se informó en el Butler (1998). Las estimaciones de conductividad hidráulica para la longitud eficaz de prueba-intervalo en pozo 699-52-55A representa valores compuestos en la parte inferior de formación Ringold y subyacente al flujo superior Montaña Elefante de basalto. Estas estimaciones de moderadamente baja conductividad hidráulica y un intervalo de prueba relativamente delgada en pozo699-52-55A indica que los acuíferos no confinados no es muy transmisivo en la ubicación del pozo comparado con la mayoría de otros lugares en la zona general este 200, tal como se informa en Spane y otros (2001), Spaney otros (2003b), y Spane y Newcomer(2004). Como se señaló anteriormente, la baja presión, la zona exterior de los resultados de la prueba son consideradas más representativas las estimaciones de K para la formación de acuíferos. La estimación de K para la zona interior osciló de 1,4 a 1,7 m/d (4,6 a 5,6 pies/d) para pruebas de alta y baja presión, respectivamente. Un ejemplo de gráficas del análisis de Bouwer y Rice para la zona interior se muestra en la Figura 4.5. Esta alta permeable zona radial interior refleja una condición inducida artificialmente que fue atribuido a un paquete de filtro de arena con mayor permeabilidad de la zona exterior de la formación. Los gráficos para el análisis de pruebas de alta presión para este pozo se proporcionan en el Apéndice D.

5.0 Conclusiones:

Dos slug-test de retiro utilizando dos diferentes tamaños de varillas Slug fueron realizadas dentro de un intervalo test/profundidad en la final, completado BP-5 pozo 699-52-55A. El

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intervalo prueba/profundidad representa el nivel superior de 1,83 m (6,0 pies) de los acuíferos no confinados, que se compone de sedimentos inferior de la formación Ringold dentro de la parte superior de 1,04 m (3,4 pies) y el flujo superior Montaña Elefante de basalto dentro del menor de 0,79 m (2,6 pies). La unidad de flujo superior de basalto fue incluida como parte de la longitud eficaz del intervalo de prueba para el análisis, porque la unidad de flujo superior hidráulicamente comunicativo con los acuíferos no confinados. Las estimaciones de conductividad hidráulica para este intervalo de lo ngitud eficaz del intervalo de prueba representan valores compuestos por la menor formación Ringold y unidad subyacente de flujo superior de basalto. El análisis de slug-test indicaron una formación heterogénea, decaimiento exponencial (sobre-amortiguado) patrón de respuesta con permeabilidad moderadamente bajo condiciones de prueba. El slug-test de baja presión proporcionado por prueba analiza los cálculos más fiables de conductividad hidráulica debido a la presión dependiente de efectos retardados y un poco de prueba no lineal de respuesta asociada con la prueba de alta presión. Esta condición de prueba no lineal se atribuyó a un desplazamiento inicial se observó que era un porcentaje demasiado elevado de la rejilla de longitud eficaz para una rejilla de pozo completada a través del nivel freático en un acuífero delgada. Para los resultados de la prueba de análisis de presión baja, un valor de conductividad hidráulica de 0,23 m/d (0,75 ft/d) para la formación de acuíferos fue estimada por el método de coincidencia de tipo curva de análisis, y un valor de 0,20 m/d (0,66 ft/d) se calculó por el método de análisis de Bouwer y Rice. Conductividad hidráulica estimaciones obtenidas con el método analítico de Bouwer y Rice corresponden dentro del 10% de las estimaciones obtenidas con el método de la curva de tipo debido a la relativamente delgada, inelástica del intervalo de prueba. Estas estimaciones de moderadamente baja conductividad hidráulica y un intervalo de prueba relativamente delgada del pozo 699-52-55A indica que los acuíferos no confinados no es muy transmisivo en la ubicación del pozo comparado con la mayoría de otros lugares en la zona general este200. Una estimación de baja presión, slug-test de conductividad hidráulica para la zona interior, atribuido a una mayor permeabilidad del paquete de filtro de arena, fue de 1.7 m/d (5.6 ft/d) utilizando el método de análisis de Bouwer y Rice.

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